硬質合金鋼製件與45鋼製件的焊接方法
2024-01-31 01:48:15
專利名稱：硬質合金鋼製件與45鋼製件的焊接方法
技術領域：
本發明涉及一種硬質合金鋼製件與45鋼製件的焊接方法，屬於金屬焊接技術。
背景技術：
硬質合金具有硬度高、耐磨、強度和韌性較好以及耐熱、耐腐蝕等優良性能，特別 是它的高硬度和耐磨性，即使在500°C的溫度條件下也基本保持不變，在1000°C時仍有很 高的硬度，而被廣泛用於刀具、量具、模具和採掘工具等領域。但硬質合金是以高硬度難熔 金屬的碳化物(WC、TiC)微米級粉末為主要成分，以鈷(Co)、鎳(Ni)等為粘結劑，它與45鋼 雖然可以焊接，但焊接時容易出現裂紋或虛焊等現象。目前，硬質合金與45鋼常用的焊接 方法有氧_乙炔火焰釺焊、真空釺焊、電弧焊、惰性氣體保護焊、等離子弧焊和電子束焊等。 然而硬質合金與45鋼焊接時，由於硬質合金的線膨脹係數(4. 1 7. OX 10_6/°C )與45鋼 的線膨脹係數(14. 67 11. 59 X 10_6/°C )相比差別很大，硬質合金的線膨脹係數只有45鋼 的線膨脹係數的1/3 1/2左右。加熱時硬質合金和45鋼都自由膨脹，但冷卻時45鋼的收 縮量比硬質合金大得多，此時焊縫45鋼處於受壓狀態，而硬質合金表面處於受拉狀態，這 使得硬質合金的表面及焊縫處可能產生微裂紋。此外，硬質合金在空氣中加熱至800°C時， 硬質合金表面易氧化，生成疏鬆的氧化物層，同時伴隨有脫碳現象。當加熱至950 1100°C 時，硬質合金表面層會發生急劇的氧化，而氧化層的存在，易產生虛焊等問題。因而提供一 種能夠避免上述問題產生的硬質合金鋼與45鋼的焊接方法，便成為業內人士的期待。
發明內容
本發明旨在提供一種工藝性能良好，在焊接過程中焊接件不會產生表面氧化，焊 接質量可靠的硬質合金鋼製件與45鋼製件的焊接法，以滿足硬質合金鋼製件與45鋼製件 結構連接的需要。本發明實現其目的的技術方案是一種硬質合金鋼製件與45鋼製件的焊接方法，分別對焊接工件硬質合金鋼製件 和45鋼製件表面的焊前預處理，硬質合金鋼製件與45鋼製件焊接，和焊接工件冷卻處理， 其創新點在於，a、所述焊前預處理是，先採用鹼洗液除油脫脂，酸洗液表面活化，然後在活化後的 硬質合金鋼製件的焊接部位表面電沉積一層銀_銅-鋅_錫合金釺料；再用純淨水洗淨、吹 風吹乾後，用金屬箔紙包裹備用；b、所述硬質合金鋼製件與45鋼製件的焊接，是將焊接工件45鋼製件與經a步 驟表面鍍有所述合金釺料的硬質合金鋼製件加上釺劑，按對接要求定位後，放置在密封焊 接裝置內，在惰性氣體保護條件下，用固態感應加熱裝置，將所述焊接工件加熱至600 9000C，保溫0 20s，實施焊接工件的焊接；C、所述焊接工件冷卻處理是緩慢冷卻處理，先將焊後工件空冷10 IOOs後，再放 進水中冷卻3 30s。
由以上所提供的技術方案可以明了，本發明由於首先在硬質合金鋼製件的焊接部 位表面鍍上一層銀_銅-鋅_錫合金釺料，然後在與45鋼的焊接部位對接定位後，在密封 的焊接裝置中，在氬氣保護條件下，經電感應加熱，令所述釺料熔融而實現兩者的焊接，且 其焊後的冷卻採取兩種介質的緩慢冷卻，從而避免了工件表面的氧化和焊縫產生微裂紋等 問題，從而保證了焊接質量，實現了本發明的目的。
在上述技術方案中，本發明主張，所述除油脫脂鹼洗液的組分及各組分的單位體 積的重量含量是，氫氧化鈉15 40g/L，碳酸鈉5 30g/L，OP乳化劑1 5滴(合0. 05 0. 2mL)；除油脫脂時間為5 15min。但不局限於此。在上述技術方案中，本發明主張，所述表面酸洗活化液的組分及各組分的重量百 分含量是，硫酸3 15%，鹽酸1 20% ；酸洗活化時間為3 15min。但不局限於此。在上述技術方案中，本發明主張，所述硬質合金鋼製件表面電沉積的 銀-銅-鋅-錫合金釺料各組分的重量百分含量是，銀45 55 %，銅25 35 %，鋅10 20%，錫0 10%。其中銀的含量，在所承受的載荷，傳遞的力矩等較小工況下的焊接件，可 以通過試驗，而適當減量，以降低其製備成本。上述技術方案得以實施後，本發明所具有的工藝性能良好，焊接過程工件不會產 生表面氧化，焊接質量可靠等特點，是顯而易見的。
圖1是本發明一種具體實施方式
的工藝流程圖。
具體實施例方式參讀附圖1。一種硬質合金鋼製件與45鋼製件的焊接方法，其具體實施方式
依次 按以下步驟進行步驟一對硬質合金鋼製件和45鋼製件表面採用15 40g/L NaOH，5 30g/L Na2CO3,1 5滴0P-10乳化劑鹼洗液除油、脫脂5 15min，再採用3% 15% H2SO4, 20% HCL酸洗活化液活化3 13min。步驟二 對活化後的硬質合金鋼表面採用電沉積法沉積一層銀_銅-鋅-錫合 金纖料，釺料的成分重量百分含量為銀45% 55%，銅25% 35%，鋅10% 20%，錫 0% 10% ；步驟三表面處理後的硬質合金鋼用蒸餾水洗淨，吹風機吹乾，用錫紙包好以防灰 塵等雜物的附著。步驟四加常用釺劑於硬質合金鋼和45鋼需焊合處，將工件放入密封的焊接裝 置內，對焊接裝置通99. 99 %氬氣保護0 20s，再採用固態感應加熱設備加熱至600 900°C，保溫 0 20s。步驟五焊接後的工件採用先空冷10 100s，再放入城市公共自來水中水冷3 30s的緩冷方式，避免裂紋和殘餘應力的產生。實施例1、對硬質合金鋼製件和45鋼製件採用30g/L NaOH, 20g/L Na2CO3,1 2滴0P-10乳 化劑鹼洗液除油、脫脂5 15min，再採用6. 5% H2SO4,8% HCL配製成的酸洗活化液對硬質合金鋼製件表面進行活化處理lOmin，用蒸餾水清洗晾乾備用。再對活化後的硬質合金鋼 製件焊接部位表面，採用電沉積法沉積一層銀_銅-鋅_錫合金釺料，其組分重量百分含量 為銀50%，銅30%，鋅15%，錫5%。表面處理後的硬質合金鋼製件用蒸餾水洗淨，吹風機 吹乾，用錫紙包好以防灰塵等雜物的附著。再加釺劑於硬質合金鋼製件和45鋼製件的焊合 處，將工件放入密封焊接裝置內，對焊接裝置通99. 99 %氬氣保護3s，採用固態感應加熱設 備(高頻電感應加熱器)加熱至800°C，保溫8s，焊接後的工件空冷30s，再放入城市公共自 來水中水冷3s。
焊接後的工件焊縫熔合良好，無裂紋和殘餘應力等缺陷，滿足了某些領域特定的 使用要求。本發明小試效果是十分令人滿意的。
權利要求
一種硬質合金鋼製件與45鋼製件的焊接方法，分別對焊接工件硬質合金鋼製件和45鋼製件表面的焊前預處理，硬質合金鋼製件與45鋼製件焊接，和焊接工件冷卻處理，其特徵在於，a、所述焊前預處理是，先採用鹼洗液除油脫脂，酸洗液表面活化，然後在活化後的硬質合金鋼製件的焊接部位表面電沉積一層銀-銅-鋅-錫合金釺料；再用純淨水洗淨、吹風吹乾後，用金屬箔紙包裹備用；b、所述硬質合金鋼製件與45鋼製件的焊接，是將焊接工件45鋼製件與經a步驟表面鍍有所述合金釺料的硬質合金鋼製件加上釺劑，按對接要求定位後，放置在密封焊接裝置內，在惰性氣體保護條件下，用固態感應加熱裝置，將所述焊接工件加熱至600～900℃，保溫0～20s，實施焊接工件的焊接；c、所述焊接工件冷卻處理是緩慢冷卻處理，先將焊後工件空冷10～100s後，再放進水中冷卻3～30s。
2.根據權利要求1所述的硬質合金鋼製件與45鋼製件的焊接方法，其特徵在於，所述 除油脫脂鹼洗液的組分及各組分的單位體積的重量含量是，氫氧化鈉15 40g/L，碳酸鈉 5 30g/L, OP乳化劑1 5滴；除油脫脂時間為5 15min。
3.根據權利要求1所述的硬質合金鋼製件與45鋼製件的焊方法，其特徵在於，所述表 面酸洗活化液的組分及各組分的重量百分含量是，硫酸3 15%，鹽酸1 20%;酸洗活化 時間為3 15min。
4.根據權利要求1所述的硬質合金鋼製件與45鋼製件的焊接方法，其特徵在於，所述 硬質合金鋼製件表面電沉積的銀_銅-鋅_錫合金釺料各組分的重量百分含量是，銀45 55%，銅 25 35%，鋅 10 20%，錫 0 10%。
全文摘要
本發明所公開的是一種硬質合金鋼製件與45鋼製件的焊接方法，以其焊前預處理是在鹼洗除油、脫脂和酸洗活化處理後，在硬質合金鋼製件焊接面鍍上一層Ag-Cu-Zn-Sn釺料；而兩者的焊接，是在氬氣保護條件下，經電感應加熱至600～900°，保溫0～20s實施焊接的，且焊後實現緩慢冷卻為主要特徵。具有工藝性能良好，表面不會產生氧化，焊接質量可靠等特點。
文檔編號B23K1/002GK101856758SQ201010185978
公開日2010年10月13日 申請日期2010年5月28日 優先權日2010年5月28日
發明者包曄峰, 楊華山, 蔣永鋒 申請人:河海大學常州校區